光学

杜艳丽

目录

  • 1 第一章   几何光学
    • 1.1 绪论 光的本性【视频课】
    • 1.2 几何光学基本定律、惠更斯原理、费马原理
    • 1.3 共轴球面组傍轴成像
    • 1.4 *理想光具组理论
    • 1.5 光学仪器
    • 1.6 *光阑
    • 1.7 *像差
    • 1.8 *像的亮度、照度和主观亮度
  • 2 第二章   波动光学基本原理
    • 2.1 定态光波和复振幅描述  波前
    • 2.2 波的迭加和波的干涉  两个点源的干涉
    • 2.3 惠更斯-菲涅耳原理
    • 2.4 衍射的认识【视频课】
    • 2.5 衍射的分类 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射
    • 2.6 光的衍射原理【课堂实录】
    • 2.7 菲涅尔圆孔衍射和圆屏衍射
    • 2.8 光学仪器的像分辨本领
    • 2.9 光的横波性和五种偏振态
    • 2.10 光的波粒二象性的再认识
  • 3 第三章   干涉装置  光场的时空相干性
    • 3.1 分波前干涉装置  光场的空间相干性
    • 3.2 薄膜干涉(一)——等厚条纹
    • 3.3 薄膜干涉(一)——等倾条纹
    • 3.4 迈克尔孙干涉仪 光场的时间相干性
    • 3.5 多光束干涉 法布里-珀罗干涉仪
  • 4 第四章   衍射光栅
    • 4.1 多缝夫琅和费衍射
    • 4.2 光栅光谱仪
    • 4.3 *三维光栅  X射线在晶体上的衍射
  • 5 第五章   傅里叶变换光学
    • 5.1 衍射系统的屏函数和相因子判断法
    • 5.2 正弦光栅的衍射
    • 5.3 阿贝成像原理与相衬显微镜
  • 6 第六章   全息照相
    • 6.1 全息照相的过程、原理与特点
  • 7 第七章   光在晶体中的传播
    • 7.1 光在晶体里的传播【视频课】
    • 7.2 双折射
    • 7.3 晶体光学器件
    • 7.4 圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验
    • 7.5 偏振光的干涉及其应用
    • 7.6 旋光
  • 8 第八章   光的吸收 色散和散射
    • 8.1 光的吸收
    • 8.2 色散
    • 8.3 群速和相速
    • 8.4 光的散射
  • 9 第九章   光的量子性    激光
    • 9.1 激光技术发展历史【视频课】
    • 9.2 激光原理【视频课】
    • 9.3 激光应用【视频课】
定态光波和复振幅描述  波前


一、教学目的和要求:

1. 掌握平面波和球面波的特点及其复振幅描述.

2. 理解波前的概念.

3. 掌握光的相干条件,双光束干涉的光强分布公式及其特点.

4. 理解惠更斯-菲涅耳原理以及菲涅耳积分表达式的意义.

5. 掌握菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射的半波带法以及矢量图解法,能解释其主要衍射特征, 掌握菲涅耳波带片在轴上的光强分布特点.

6. 掌握夫琅和费单缝和矩孔衍射强度分布公式及单缝衍射因子的特点.

7. 了解瑞利判据及其应用.

8. 了解五种偏振光, 掌握布儒斯特定律.

9. 了解菲涅耳公式及光在电介质表面反射和折射的主要性质. 掌握马吕斯定律.


二、课程内容:

定态光波和复振幅描述  波前  波的迭加和波的干涉  两个点源的干涉  惠更斯-菲涅耳原理 菲涅耳衍射 夫琅和费衍射 光学仪器的像分辨本领   光的横波性和五种偏振态  菲涅耳公式及光在电介质表面反射和折射的主要性质


三、学时:20学时


四、主要教学环节的组织:课堂教学  课堂讨论   演示实验   小测验


五、思考题:

1.比较球面波向平面波过渡的远场条件和傍轴条件.什么情况下远场条件蕴含了傍轴条件? 什么情况下傍轴条件蕴含了远场条件?

有人说,相干迭加服从波的迭加原理;非相干迭加不服从波的迭加原理.对吗?

2.在杨氏双孔实验中, 双孔间距缩小,干涉条纹有何变化?

3.在杨氏双孔实验中,用白光照明,将出现怎样的干涉图样?

4.俗话说:“隔着门缝看人--把人看边扁了”、“隔墙有耳”, 从波动光学的角度看,这写话有道理吗?

5.为什么圆孔衍射图样的中心强度作亮暗交替变化? 而圆屏衍射图样的中心强度却作单调变化?

6.菲涅耳波带片的次焦点和主焦点光强之比是多少?

7.菲涅耳圆孔衍射图样的中心点可能是亮的,也可能是暗的,而夫琅和费圆孔衍射图样的中心点总是亮的.这是为什么?

8.自然光和圆偏振光都可以看成等幅垂直偏振光的合成,它们之间的主要区别是什么?部分偏振光和椭圆偏振光呢?

10. 当一束光投射在两种透明介质的分界面上时,会发生只有透射而无反射的情况吗?